Med hjälp av NASA: s Hubble-rymdteleskop har astronomer genomfört den största och mest känsliga avbildningen av synligt ljus av skräpskivorna som omger stjärnor i närheten. Dessa dammiga skivor, troligen skapade av kollisioner mellan kvarvarande föremål från planetbildning, avbildades runt stjärnor så unga som 10 miljoner år gamla och så mogna som mer än 1 miljard år gamla.
Forskningen genomfördes av astronomer från NASA: s Goddard Space Center med hjälp av University of Arizona Steward Observatory. Undersökningen leds av Glenn Schneider, vars resultat dök upp i 1 oktober 2014, utgåvan av The Astronomical Journal.
"Vi finner att systemen inte bara är platta med enhetliga ytor," sa Schneider. ”Dessa är faktiskt ganska komplicerade tredimensionella skräpsystem, ofta med inbäddade mindre strukturer. Några av substrukturerna kan vara skyltar på osynliga planeter. ”
Förutom att lära sig mycket om skräpfält som omger närliggande stjärnor, presenterade studien en möjlighet att lära sig mer om bildandet av vårt eget solsystem.
"Det är som att titta tillbaka i tiden för att se de typer av förstörande händelser som en gång rutinmässigt hände i vårt solsystem efter planeterna bildade," sade Schneider.
När studien väl var tänkt att vara plattskivor, avslöjade studien en oväntad mångfald och komplexitet i dammiga avfallsstrukturer som omger de observerade stjärnorna. Detta tyder starkt på att de påverkas gravitationellt av osynliga planeter som kretsar runt stjärnan.
Alternativt kan dessa effekter vara resultatet av stjärnorna som passerar genom det interstellära utrymmet. Dessutom upptäckte forskarna att inga två "skivor" av material som omger stjärnorna var lika.
Astronomerna använde Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph för att studera 10 tidigare upptäckta circumstellar-skräpsystem, plus MP Mus, en mogen protoplanetärisk skiva som är jämförbar i ålder med den yngsta av skräpskivorna.
Oegentligheter observerade i ett ringliknande system i synnerhet (omkring HD 181327) liknar utkastet av en enorm spray av skräp i den yttre delen av systemet från den senaste tidens kollision mellan två kroppar.
"Denna spray av material är ganska avlägsen från värdstjärnan - ungefär dubbelt så mycket som Pluto är från solen", säger medutredaren Christopher Stark från NASA: s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. ”Katastrofalt förstöra ett objekt som massivt på så stort avstånd är svårt att förklara, och det borde vara mycket sällsynt. Om vi faktiskt ser den senaste tiden efter en massiv kollision kan det osynliga planetariska systemet vara ganska kaotiskt. ”
En annan tolkning för oegentligheterna är att hårddisken på mystiskt sätt har vridits av stjärnans passage genom det interstellära utrymmet, direkt interagerat med osynligt interstellärt material. "Hur som helst, svaret är spännande," sa Schneider. "Vårt team analyserar för närvarande uppföljningsobservationer som hjälper till att avslöja den verkliga orsaken till oegentligheten."
Under de senaste åren har astronomer funnit en otrolig mångfald i arkitekturen för exoplanetära system. Till exempel har de funnit att planeter är arrangerade i banor som är markant annorlunda än som finns i vårt solsystem.
"Vi ser nu en liknande mångfald i arkitekturen för åtföljande skräpsystem," sa Schneider. ”Hur påverkar planeterna diskarna, och hur påverkar plattorna planeterna? Det finns något slags beroende mellan en planet och det medföljande skräpet som kan påverka utvecklingen av dessa exoplanetära skräpsystem. "
Från detta lilla prov är det viktigaste meddelandet att ta bort ett av mångfalden, sa Schneider. Han tillade att astronomer verkligen behöver förstå de inre och yttre påverkan på dessa system - som stjärnvindar och interaktioner med moln av interstellärt material - och hur de påverkas av moderstjärnans massa och ålder och överflödet av tyngre element behövs för att bygga planeter.
Även om astronomer har funnit nästan 4 000 exoplanetkandidater sedan 1995, mestadels med indirekta detekteringsmetoder, har bara cirka två dussin ljusspridande, circumstellar-skräpsystem tagits av under samma tidsperiod.
Det beror på att skivorna vanligtvis är 100 000 gånger svagare än (och ofta mycket nära) deras ljusa förälderstjärnor. Majoriteten har setts på grund av Hubbles förmåga att göra högkontrastavbildning, där det överväldigande ljuset från stjärnan blockeras för att avslöja den svaga disken som omger stjärnan.
Den nya bildundersökningen ger också inblick i hur vårt solsystem bildades och utvecklades för 4,6 miljarder år sedan. I synnerhet kan den misstänkta planetkollisionen som ses på disken runt HD 181327 likna hur Earth-Moon-systemet bildades, liksom Pluto-Charon-systemet för över 4 miljarder år sedan. I dessa fall kastade kollisioner mellan kroppsstora kroppar skräp som sedan sammanfördes till en följeslagarmåne.
